（计算机应用技术专业论文）网络应用资源管理系统的研究.pdf

铁道科学研究院硕士论文原创声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者虢么。肜“r 日期：2 0 0 5 年6 月2 0 日 摘要 铁道科学研究院硕士学位论文 摘要 本文首先分析了监控系统的应用背景，监控系统是大型网络应用系统的必然需求。 进而讨论了监控系统的现状，列举了几种监控管理系统产品，并综合地分析了其优点和 不足。在当前监控系统的适应能力欠缺，具体表现存在不足的情况下，提出了网络应用 系统对监控系统的需求。总结为高适应型，即多层次，多角度的可定制能力。并将监控 系统定位为从事服务职能的管理系统。 从需求出发，本文对监控系统的设计细节给出一系列方案。包括总体框架模式的设 计，控制台端以面向对象方式构建管理知识库数据结构，a g e n t 的简化分析和a g e n t 端的 自适应方法，状态点和状态参量的概念提出，故障处理的咨询专家系统等内容。 依据设计方案，本文给出了具体实现的实例一一网络应用资源管理系统。对该系统 的设计原则，实现细节进行了阐述。这是一个集网络、数据库、操作系统管理功能于一 体的综合型管理系统。该系统并为用户的高层应用提供了监视接口。本文中重点介绍了 设计理论部分提及的用户自由色u 建管理视图的实现。并描述基于管理视图创建的管理对 象一一自定义关系( 网络逻辑连接) 。 本文总的结构是需求一一设计方案一一实现实例的结构安排。 关键字：监控系统，管理系统，a g e n t ，网络拓朴，面向对象 摘萤 铁道科学研究院硕士学位论义 a b s t r a c t m o n i t o r c o n t r o ls y s t e m sa r ee s s e n t i a lc o m p o n e n t sf o rl a r g en e t w o r ka p p l i c a t i o n s f o c u so r lt h i sf i e l d ，t h i st h e s i sf i r s t l ya n a l y s i st h eb a c k g r o u n do fm o n i t o r c o n t r o ls y s t e m s ， a n dt h e nd i s c u s si t s p r e s e n ts t a t u s 。h e r es e v e r a lp r o d u c t sf o rs y s t e mm o n i t o r i n ga n d o r c o n t r o la r el i s t e d ，a n dt h e i re x c e l l e n c i e sa n dd e f i c i e n c i e sa r ec a r e f u l l yc o l l i g a t e d a tp r e s e n t t i m em & cs y s t e m st a k eo nag e n e r a ls h o r t a g eo fa d a p t i n ga b i l i t ya n da c t u a lp r e s e n t a t i o n a f u l ld e m a n dc a m g o r yo fm & c s y s t e mi sp u tf o r w a r dt os a t i s f yt h eh i g ha d a p t a t i o n ，t h a t s c u s t o m i z a t i o na b i l i t y 妍t l lm u l t i l a y e ra n dm u l t i p o i n t - o fv i e w , f o rl a r g en e t w o r ka p p l i c a t i o n s y s t e m s m & cs y s t e m sa i m a tm a n a g e m e n ts y s t e m so fs y s t e ms e r v i c e s s e to u tf r o ms u c hd e m a n d ，t h i st h e s i sp u tf o r w a r ds c h e m e so fm & cs y s t e m sd e s i g n d e t a i l s ，w h i c hi n c l u d ed e s i g no fg e n e r a lf r a m e w o f km o d e s ，s t r u c t u r eo fo b j e c to r i e n t e d d e v e l o p m e n t o f k n o w l e d g e d a t a b a s ei n c o n s o l e ，a n a l y s i ss i m p l i f i c a t i o n o f a g e n t s ， s e l f - a d a p t a t i o nm e t h o d so fa g e n t s ，c o n c e p t i o no fs t a t u sp o i n t sa n ds t a t u sp a r a m e t e r s ，a n df a u l t p r o c e s s i n ge x p e r t sm o d e s b a s e do nt h ed e s i g ns c h e m e s ，as a m p l ei n s t a n c e ，m a n a g e m e n ts y s t e mo fn e t w o r k a p p l i c a t i o n ，i sd e v e l o p e d d e s i g np r i n c i p l e s ，i m p l e m e n t a t i o nd e t a i l s o ft h i ss y s t e ma r e e x p a d a t e dw i t hc l o s ev i e w t h i si sa ni n t e g r a t e ds y s t e mm a n a g e m e n tc o m p o n e n tc o n t a i n i n g r e s o u r c e sm a n a g e m e n to fn e t w o r k , d a t a b a s e s 。a n do p e r a t i o ns y s t e m s 。f o ru s e r ss u p p o r t e d u p p e ra p p l i c a t i o n s t h i s s y s t e mp r o v i d e sp r o g r a m m i n gm o n i t o r i n gi n t e r f a c e s t h i s t h e s i s e m p h a s i st h ei m p l e m e n t a t i o no fu s e rc r e a t e dm a n a g e m e n tv i e w sf r o mt h e o r e t i c a ld e s i g n ，a n d s e l f - d e f i n e dr e l a t i o n s ( 1 0 9 i c a lc o n n e c t i o no fn e t w o r k ) ，w h i c ha r et h em a n a g e m e n to b j e c t s b a s e do ns u c hv i e w s s t r u c t u r eo ft h i st h e s i sl a y so u ti nd e m a n d ，t h e nd e s i g n 。a tl a s ti m p l e m e n t a t i o n k e y w o r d s ：m o n i t o r i n g c o n t r o ls y s t e m s 。a g e n t 。n e t w o r kt o p o l o g y , o b j e c to r i e n t e d 2 第一牵绪论 铁道科学研究院硕上学位论文 1 1 前言 第一章绪论 网络系统的发展，使得计算机世界发生了翻天覆地的变化。先进的网络及其设备使 得大规模分布式应用成为可能。大型应用系统，不仅有处理复杂应用的系统和大型数据 库的应用，而且要基于庞大复杂的网络结构。其每个子系统可能是分布在不同地区，又 关系密切。尤其是实时交易系统，各子系统闯的偶合关系更加严密。银行、民航、铁路 等业务系统都是覆盖很大地域的网络应用系统。这些系统的高层节点故障将会影响到若 干底层节点和同级节点。系统的任一环节出现故障，都将会造成巨大的经济损失和社会 影响。 为保证大型分布式网络应用系统安全地运行，只有通过及时发现和排除故障，提高 系统的可管理能力。 系统安全一般从几个方面考虑：一方厩是业务数据安全，防l i ! 二恶意和非恶意地破坏； 另一方面是系统本身性能的保障，使系统能稳定健壮地运行。本文着重讨论后者一一系 统稳定性的预警和保障。 大型企业级网络应用系统，一般可分为四部分：网络、操作系统平台、数据库平台 和业务应用系统。每一部分都是一个复杂的系统，每一部分的性能都会影响到整体的性 能，每一部分的故障也都会造成整个系统的故障，每一部分的管理维护都要求具备专业 知识的人员。各部分间紧密的关系要求它们工作协调，这就使得不但设计和实施需要具 备综合知识和能力的人员，而且维护也需要有掌握四个部分协调工作的技术人员。一个 覆盖地域很大的系统要达到这样的维护要求，其代价是非常庞大的。在业务量大目运行 环境复杂的系统中，造成系统故障的因素很多而且复杂，即使配备了大量高水平的技术 人员，也难以提供可靠的保障。这就需要有高效的监控工具协助系统管理维护人员及时 发现和分析故障原因，提高系统管理自动化水平。 很多数据库、应用系统厂家和第三方公司提供了相应篮控： 具，例如s y b a s e 公司 的s q l c e n t e r 、c i s c o 的c i s c ow o r k s 等专业监控系统和c a 公司的u n i c e n t e rt n g 、i b m 的t e v o l i 等综合性监控管理系统。 有了这些工具，可以方便地对大型网络应用系统进行监控维护。首先可以实现集中 监控管理。它们可以做到将一个很复杂的网络拓朴结构清晰地呈现在系统维护人员面 第一章绪论铁道科学研究院硕士学位论文 前，并能测试其连通性故障；它们可以将分布在不同地域的设备及其运行状态通过树型 索引提供给维护人员；可以将分布式数据库系统的数据库性能汇报到监控台上来。 其次，监控系统代替专业技术人员完成了信息收集，信息分析等复杂工作。它将只 有专业人员才掌握的故障和性能诊断命令屏蔽起来，呈现在操作人员面前的是经过分析 后的结果。另外，通过监控工具可实现对系统状态的实时与自动监控。系统的故障隐患 能得到及时报警。 在大型网络应用系统对监控的需求和管理软件的功能发挥空间方面，我们在“铁路 客票安全系统”设计和实施过程中得到一些较为深入的认识。铁路客票系统是一个覆盖 全国2 0 0 0 多个节点的三层大型网络应用系统。其具有交易量大、实时性要求高、各个 层节点问有着密切的业务关系等特点。为了加强系统的运行管理，曾购买了c a 公司的 u n i c e n t e r t n g 和b m c 公司的p a t r o l ，这两种软件的功能各有所长。但是与客票系统的 结合并不理想。致使客票系统稳定运行仍然是时刻令管理人员担心的事情。 从本系统的实施中，我们体会到：监控管理系统单有包罗万象的功能是远远不够的； 更重要的是要适应应用系统的需要，能够与应用系统协调运行。 1 2 选题意义及重要性 监控工具的需求和它在应用系统中的熏要地位，致使市场上出现了大量的第三方 监控系统，也出现了许多专业研发监控系统的厂商。但得到实际应用的用的还是以专用 监控工具为主。由于第三方监控软件没有能满足不同系统的需求，所以还没有绝对优势 的产品出现。一个有效的控系统应该具备全面、低耗、直观的特点，并具有综合分析能 力和自动反馈能力。因此，监控系统的研究已成为网络应用系统模型研究的重要组成部 分。 一个监控系统应该满足应用环境和系统管理两方面的要求。使监控系统能够针对这 两方面的实际情况进行剪裁和定制。 首先，是要适应管理的要求，基于用户水平和管理侧重，监控系统要能够实现不同 知识层面的配置，有些系统应用由于其分布地域广，节点多，层次多，不同层次的维护 人员水平有较大差异。虽然应用于同一系统，但在不同层次的监控重点和专业化要求是 不同的。这就要求监控系统能够从不同层面反映被监控对象状态，从全局到局部，从概 况到细节。还要求系统能从各个不同的角度进行定制。如，有选择地指定关联对象网络 区域范围和对象类型范围：基于不同专业层面的定制能力。灵活定制能力可使不同用户 4 第一章绪论 铁道科学研究院碗士学位论文 都能借助于监控工具，得到能理解的监控内容。 监控系统对应用环境的适应能力，主要反映在资源消耗方面。对于综合性的监控软 件，不仅要强调全面丰富的功能，也要注重减少监控系统对系统资源( c p u ，内存，网 络流量等) 的消耗。这就要求监控系统能够抓重点，科学剪裁集成。由于综合性监控系 统覆盖面大。实现内容多，这就要求系统设计中注重模块的组装、卸载能力。监控工具 有较高的组装能力，既降低了系统资源消耗，又能使系统关注监控重点，达到加强管理 的目的。 另外，预警检测准确度是监控系统有效性的一个主要评价指标。目前商业监控系统 面临的共同问题是如何消除、减少慌报和谎报问题。慌报是指对象状态不区分轻重地频 繁变化。系统过于灵敏、监控细节太多。缺乏综合分析能力的系统都会导致慌报现象。 谎报是指报告内容不实、或漏报或误报。其原因是状态报告滞后、检测灵敏度太高或太 低等因素造成的。如何消除慌报和谎报，是监控系统面临的难题之。 本文旨在设计一个有效的网络应用监控系统框架。满足监控级别清晰、可剪裁重构 等要求，并且具有有效的预警算法，能够适应于类似客票系统这种各级维护水平和网络 条件差异大、系统资源紧张、分布地域广、运行性能要求高的分布式应用系统。 1 3 论文结构 本文共分四章。本章( 第一章) 主要讨论了监控系统在当前大型网络应用系统中的 必要性、重要性和一般要求。 第二章简要介绍了目前常用的几种监控软件产品。在讨论这些监控系统功能特点、 存在的问题的基础上，提出了有效监控管理系统的需求。 第三章是本文的核心，深入讨论系统设计中的关键技术问题。主要包括监控系绞设 计中面向对象方法的应用、a g e n t 的设计原则、a g e 毗结构、控制台的构建、图数据在监 控对象的管理组织上的作用和实现、监控系统消息流，运行参量的设计和状态点的加工 原则等内容。 第四章介绍了“网络应用资源管理系统”的主要实现方法和实施效果。 第五章给出了本文的总结，并讨论了需要深入开展的工作。 第二章现有监控管理软件简介及监控系统需求分析 铁道科学研究院硕士学位论文 第二章现有监控管理软件简介及监控系统需求分析 监控管理技术尚处于研究和积累阶段，没有统一的监控标准。本章介绍的几种产品， 都是目前在技术和市场两方面都比较成功的监控系统。 这些监控系统各有特点和优点，不足之处反映在共同面对的技术困难。本章首先列 出各个产品的长处，再就“铁路客票系统”的监控问题进行分析，在此基础t 提出了监 控管理系统的需求。为第三章提出了技术研究和设计实现的目标。 2 1 现有监控软件简介 2 1 1c a 公司的u n i c e n t e r t n gf l 】【2 】 u n i c e n t e r t n g 的特点是功能完善，集成性好，通过网络管理界面就可以监控到操作 系统、数据库、应用系统等各个层面。真正实现了各种功能的无缝连接，单点控制。能 够对系统中的各种类型的网络、硬件平台、数据库及应用系统进行全面的、端到端的综 合管理。 软件运行的硬件条件要求低，只需高档p c 机即可。操作于w i n d o w s n t 环境使得界面 更加简单、直观和容易使用。它提供的业务处理视图( b u s i n e s sp r o c e s sv i e w ) 为管 理人员提供了专门的方便简洁的图形化界面，提高了管理效率。 u n i c e n t e r t n g 有很丰富的选件，如网络防病毒、网络备份、网络性能分析、远程控 制等，可以根据需要集成到f r a m e w o r k 里，也可以单独使用，非常方便。 u n i c e n t e r t n g 的安全管理机制，是在操作系统外再包一层外壳，使进入系统的用户 必须先通过u n i c e n t e r t n g 的检验，并由它赋给一定的权限，增强了u n i x 系统安全性。 同时，它提供了强大的软件开发工具包s d k ，供第三方厂商和用户开发特殊监控功能模 块，使系统具有较强的扩充能力。 2 1 2 糟m 公司的t i v o l i 3 】【4 】【5 】【6 】 t i v o l i 对系统各个层面上的管理功能基本都能实现。尤其是它的网络管理模块 n e t v i e w 是一个功能强大的、被业界公认的、稳定可靠的、已成标准的成熟软件，其他 厂商的网络设备管理软件都能集成到n e t v i e w 上。 6 塑兰童一里直篁塑笪墨塾壁塑盘垦堕墼墨堡煎鲞坌堑 铁道科学研究院硕士学位论文 在系统的远程监控方面，t i v o l i 的中间层管理( m i d d e ll e v e lm a n a g e ) 结构特别适 用于分布式层次管理，它大大减少了网络通道上的流量，加快了系统响应时间。 t i v o l i 的g e m ( g l o b a le n t e r p r i s em a n a g e r ) 可以嵌入到应用系统需要管理的各个模 块中，用于监控这些模块的运行状况，以图形界面显示各级应用系统的运行状态，发现 问题及时报警，实现了对应用系统的监控管理。 t i v o l i 的开放结构使得第三方厂商的产品和用户自己开发的模块很容易集成，此外， 它还有较强的安全管理及事件管理功能。 2 1 3b m c 公司的p a t r o l 3 1 1 8 1 p a t r o l 的主要优点是安装简便、功能实用，尤其是对数据库的监测管理非常深入， 可以实时监测s q ls e r v e r 状态，用户、锁、进程、表空间等情况，以及复制服务器的 运行状况。同时，它还可以监测到应用程序s q l 语句的执行情况，对于优化应用程序可 以起到很大的帮助。p a t r o l 对于u n i x 系统的监控参数也非常详细。 另外，p a t r o l 提供了简单易学的开发接口，使用户可以自己开发和集成知识模块k m 。 p a t r o l 的优势在于系统和数据库管理，可以单独使用，也可作为选件集成到其他大型 管理软件中。 2 1 4i t p 公司的o p e n v i e w 9 】 o p e n v i e w 是n e t v i e w 的原始版，被业界公认为网络管理软件的鼻祖。o p e n v i e w 的网 管功能强大、网络自动发现快速、准确，拓扑图层次清晰，图形化界面使用简便。近年 来，o p e n v i e w 在保持原有网管优势的基础上，增加了对操作系统、数据库及应用系统 的远程监控管理等功能。它的网络节点管理器n e t w o r kn o d e m a n a g e r 、系统操作及问题 管理中心i t o p e r a t i o n s 的体系结构，使它能够在一个平台上管理分布式异构平台等复 杂环境。 2 1 5c o m p u w a r e 公司的e c o 1 0 1 l l e c o s c o p e ( 后更名为n e t w o r k v a n t a g e ) 是监测网络应用性能软件，它可以监测网络上各 种交易的响应时间，包括t c ps o c k e t 、数据库请求、客户服务器会话等，能够图形化 显示网络应用的拓扑结构，各网段的数据流量等。这对于调整应用系统网络结构提供了 第二章现有监控管理软件简介及监控系统需求分析 铁道科学研究院硕士学位论文 很有用的参考资料。e c o t o o l s ( 后更名为s e r v e r v a n t a g e ) 是数据库和系统监测软件，可 以实时监测数据库的运行状况，资源利用情况，用户连接数、锁、进程及表空间等情况， 可以跟踪s o l 语句的执行情况，以找出低效和过多占用资源的应用等。它也可以监测操 作系统的运行状况。 2 1 6 现有监控软件分析 以上介绍的监控软件可分为综合监控系统和专业型监控系统两类。这些软件都是国 外的产品，国内企业开发的产品还很少见到。这些产品的价格昂贵。这些软件各有优势， 各有侧重点。综合型系统功能齐全，专业型系统专业水平高。但通过对其中一些软件具 体应用或测试，发现它们存在共同的问题。 以上列举的监控管理系统共同的优点是都具有较好的专业深度。o p e n v i e w 的网络 拓朴结构、t n g 的界面和系统安全模块、p a t r o l 的开发语言( p s i ) 和k m ( 女n 识模块) 的 实现，都具有领先的水平。这为技术实现提供了大量有参考价值的设计思想和实现途径。 另一方面，监控系统为适应应用系统环境的需要，逐步趋向综合型模式。使应用环 境性能分析可以更全面，更有效。同时，也拓展了监控系统本身的应用领域。 再是系统的可定制能力。大多数软件为项目实施提供了定制空间。系统本身有较多 的配置余地。如t n g 可以定制安对象类型的管理范围；p a t r o l 可以根据管理内容有选 择地装载酬( 知识模块，即参数定义和实现) 。 再深层次的定制功能就是编程接口或语言接口，使用户能够进行二次开发。比如c a 的t n g ( t n d ) 提供了大量的动态库，并且有消息匹配判断逻辑编程。b m c 的p a t r o l 则 提供了称为p s l 的语言，并通过编译成二进制文件执行。 这些监控系统都有其特别的实现方式、方法。也正是这些系统的出现，为监控系统 的深入研究提供了现实应用基础理论基础和实现模式借鉴依据。 2 2 现有监控系统存在的问题 通过在“客票系统”中测试和实施应用部分现有监控系统，暴露出这些软件还存在 一些共同的问题。这些问题影响了对监控系统的实际应用。只有这些问题得到改善，才 能使监控管理软件在应用系统中发挥效用。这些问题简要分析如下。 g 第二章现有监控管理软件简介及监控系统需求分析铁道科学研究院硕士学位论文 2 2 1 代理程序的资源消耗问题 在“客票系统”的实施中，监控系统中的代理程序对资源的消耗是个影响应用系统 运行效率的主要问题。代理程序运行在应用环境中，与应用系统共享资源。因此，当代 理程序占用了过多的系统资源( 特别是c p u 、内存、i o ) 时，应用系统将因得不到所 需的资源而使运行效率大大降低。所以，代理程序的设计一定要从多方面考虑减小资源 消耗，提高适应能力，尤其是提供了用户二次开发能力的a g e n t ，要有自适应能力。 为了控制a g e n t 对资源的消耗，有些系统提供了一些解决的方法。如p a t r o l 的a g e n t 在系统资源紧张时，能够自动结束运行。但是它不能在系统运行正常的情况下自动重起。 2 2 2 监控细节烦琐，界面复杂 代理程序开销问题是个表象问题，监控界面复杂，也是个表象问题。在项目实施中， 界面复杂是很多监控系统得不到应用的原因。这个问题，与实施设计关系较大，应该有 侧重地剪裁。但有些系统没有太好的剪裁余地，致使呈现在最终用户面前的是个繁杂的 界面。不能直接呈现监控重点，找不到关心内容。甚至于觉得监控系统对所监控的对象 设计得太专业了，过于细致。在我们的项目实施中，界面问题，除了界面和消息一律是 英文的外，就是这个问题。比如，用户只关心被监控节点间的网络连通情况。我们却不 得不赠送用户一堆网络底层参数。而对车站级的一般值班人员看了就头痛。面对这种情 况，我觉得设计者不要强调系统专业了。( 网络专家不见得能作好网络监控，具有网络 知识的监控系统设计者或具有监控知识的网络管理者才能够) 2 2 3 状态点直接监控 以上分析两方面的表象，是直接的问题，是用户能够提出的显然问题。由本小节起， 讨论监控系统内部设计问题。其中有些是造成表象问题的直接原因。 被监控事务的状态由若干底层参数描述，本文称这些最底层参数为事务的状态点。 状态点之间不是孤立的，是存在有机联系的，某些状态点的组合构成了事务不同状态。 对相互有关联的状态点进行综合分析，将所得状态面呈现给用户是监控系统功能。直接 监控状态点是现有监控系统存在的共同问题。 9 2 2 4 状态数据处理和状态信息的有效性 首先明确监控系统中难以彻底解决的两个问题：谎报和慌报。赢报就是误报，所报 信息不实，这属于硬性问题。慌报，是大惊小怪，不假思索( 处理) 地汇报问题。谎报 和慌报的程度是衡量状态信息有效性的指标。 监控系统是通过收集到的状态数据总结分析出状态信息的，如果数据获取途径和计 算公式本身就有错误或不可靠，那么就会出现谎报现象。对于状态信息的数据描述，尤 其是底层参数数据，如果没有综合过程，简单的采取接受，直接显示，慌报现象就出现 了。对于谎报，所有系统，都非常关注，因为会出现硬伤；而对于慌报，很多系统丝毫 不采取任何策略，反而认为是及时准确地反映问题，这就是个误区了。 针对该类问题，第三章中对状态数据进行了分类，采取了平均值策略。 2 2 5 监控知识层面低 髓控系统的两大功能就是：状态数据收集，状态数据加工。数据收集简单一些，或 轮询或被监控对象主动触发。加工包括底层参数的计算和展现。当前监控系统主要完成 这两方面工作。状态数据加工部分，主要是靠计算公式固化在监控程序中实现的。 在管理项目实施中，我们认识到，一般管理工具对被管理对象的状态的分析能力还 相当的不够，尤其是对位于同一台设备上的不同对象，和同一对象中的不同子对象，甚 至于同一对象的各个状态间的状态关联、故障关联，都没能综合分析。而这个层面的分 析对应不能够固化到监控程序当中。它属于更高层次的信息判断逻辑。因为不单单涉及 一类对象，要求不同领域间知识的综合应用。也不是一个可定死的判断逻辑，它的知识 深度和广度只有通过不断积累，才可能充实。 2 2 6 可剪裁定制能力差 当一个软件产品开发完成后，在实施过程中，都要针对具体的应用需求进行定制设 计，比如，安装相应的模块，修改定义文件等。 基于网络应用资源的综合型监控系统，其内容必须全面，涉及知识层面多。而被监 控的应用环境，对监控内容的需求各有侧重，且要求重点突出，这就要求监控系统在内 容剪裁上有相应的灵活性；不同知识层次的最终用户，其对监控对象的知识需求也是有 差别的，这有要求监控系统能够提供多层次的知识库和描述语言，并可以针对具体用户 l o 第二：帝现有监控管理软件简介及监控系统需求分析铁道科学研究虢硕士学位论文 水平进行灵活剪裁选择。 在当前的监控软件中，剪裁能力的实现水平呈现梯度状态。可分为如下三层 剪裁能力：内容和知识层面 都具有灵活定制能力 系统特点：系统监控内容 广，知识层次分明，有较好 的知识积累和处理能力的综 台型监控鞔件， 容具有灵活定制能力，但不 控内容广，属下综合型监控 系统不具有剪裁能力 专业型监控软件，系统适用 图2 1 剪裁能力实现 上图中，每一阶段，都有两个指标：“剪裁能力”和“系统特点”。如果是系统特点 位于较高层，而剪裁能力位于较低层。那就说明该系统在可剪裁能力上考虑的不够。 可剪裁功能分为三个阶梯，一是没有剪裁能力，二是有内容剪裁能力，三是有内容 和知识剪裁能力。 当前，监控系统的知识层面都不丰富。所以也就涉及不到知识剪裁。但是内容方面， 大多管理系统追求“专业”。把监控对象的内容涵盖的彻底全面，这在被管理对象领域 的专业追求，并不能就达到监控意义上的专业水平。因为监控最大的禁忌就是“乱”。 为了达到两个“专业性”的同一，途径就是实现灵活的可剪裁性。 本文所讨论的“网络资源管理系统”设计中，充分考虑了管理知识库的建立。也同 时对知识层次的定制能力进行了讨论。 2 3 分布式应用对监控管理的需求 以上小节，首先从代理程序资源消耗和界面复杂度两个显见的表面现象入手，又逐 步分析了状态信息提取、状态信息的有效性、监控对高层知识的需求和监控系统中内容 和知识的剪裁定制。从分析中可以总结出分布式应用对监控管理的需求： 2 3 1 良好的环境适应能力 无论监控软件的功能如何强大，它在整个应用空间中不是主体，而是个辅助工具。 第二二章现有临控管理软件简介及监控系统需求分析 铁道科学研究院硕士学位论文 因此，系统资源占用等方面要有很强的适应能力。应该能够视系统需求和资源状况自动 调节监控级别。 适应能力另一个重要的需求是根据不同水平的用户进行知识层次的定制。 2 3 2 良好的组织管理能力 对不同的应用系统，用户会提出不同的管理组织模式，可以是按管理部门划分，可 以是按职能划分，也可以按系统类型或设备类型划分。对管理对象实现了合理的组织才 能实现有效的管理。这就要求监控系统能够实现管理对象的组织能力。 2 3 3 准确的数据处理 以上章节中提到“状态点”的概念，也就是管理对象的最底层的状态参数。这些状 态参数大都不能直接呈现给管理人员，而是要经过加工处理。这个数据处理过程的算法 是固化在监控程序当中的。要求一定要准确。准确有两方面的内容。一方面是算法要f 确。另一方面得出的计算量要有意义。 2 3 4 可灵活调节的报警策略 经过处理后数据都在一定程度上反映了对象的状态或状态变化趋向。直接呈现给管 理人员，也可能是不负责任的。因为监控系统必须还要分析该数据对对象状态的反映程 度。根据系统的实际状况，用户可以对这一“程度”进行调节。从而使得监控系统对“度” 的把握更符合所服务的应用环境。现有软件的谎报、误报等问题都是由于不具备策略调 节能力或调节策略无效的缘故。 2 3 5 高层综合型知识的积累和应用能力 监控分析知识，本文分为两部分。第一部分是数据处理，第二部分是对象状念的综 合分析。后者称为高层知识。高层知识的实现不是也不能够固化在程序中，必须要有积 累收集工具。应用高层工具要有有效的查询工具。分布式的应用系统涉及到网络环境、 操作系统、数据库等方面。各类对象的故障和状态都是有关联的。这种管理内容丰富的 应用系统，对高层监控知识的需求是迫切的。 第= ! 章分布式列络应用资源管理技术研究和设计铁道科学研究院硕土学位论文 第三章分布式网络应用资源管理技术研究和设计 3 1 监控系统组织框架和功能部署 3 1 1 监控系统抽象模型 在给出系统框架之前，先给出一个监控工具的抽象模型。因为任何软件完成的事务 程序都是将原本人工操作的过程程序化，从完全人工操作中分离出来。提供简单目充分 的接口，封装复杂处理过程。只有对软件完成事务的清楚认识。才可能编写出完善的软 件程序。那么监控系统的“生活原型”是什么能? 可分为以下几步： 工程师登录应用设备； 执行各方面的命令； 获取方方面面的参数； 综合分析( 对参数数据进行计算真理) ； 故障诊断( 不同状态问、不同对象间的状态值比较判断) 故障处理。 完整的监控系统应该包括前五项( 当前大部分只包含前四项或者是包含了第6 项) ， 考虑到可靠性，明智的监控系统不采用自动故障处理，而是由专业技术人员参与操作。 获取数据，不能在应用设备之外，所以，不可缺少的有与应用系统工作在相同设备 上负责收集状态参数数据和执行控制命令的模块，我们称为a g e n t ( 代理程序) 。既然要实 现集中管理。整个网络应用中要有一台管理机，可以成为c o n s o l e 机( 控制台机) 。以下 图3 一l 监控功能模型 各个章节中凡是谈到a g e n t 端，是指安装在应用设备上的模块：c o n s o l e 端指安装在管理 l 2 3 4 5 6 第三章分布式刚络应用资源管理技术研究和设计铁道科学研究院硕士学位论文 机上的模块。以上5 个方面的功能在a g e n t 和c o n s o l e 上的分布，并不都是绝对的。 我们把监控模型抽象成上页图3 - 1 所示。该图分三层。底层部分是作用于物理对象 的指令部分，是监控系统的基础；高层两部分是监控系统的信息处理、展现部分，是监 控系统的核心。为了减少应用设备资源消耗的压力，在“网络应用资源管理系统”中， 执行指令的部分放在a g e n t 端，其他部分都位于c o n s o l e 端。 底层是指令集，它包括所有监控指令，里面包含了大量专业水平级命令，通常只有 专业人员可掌握。该层使得命令操作对用户透明，尤其是状态收集部分，实现了自动执 行。 分析、综合逻辑分为低、高两部分，低层部分是状态参数数据的处理，高层部分是 对对象不同状态或相关对象间的关联分析。分析综合逻辑部分是监控系统智能内容的实 现部分。监控系统在将通过指令部分收集的数据呈现给操作人员之前，要经过缜密的分 析，合理的判断。监控工具的有效性主要体现在该层模块中。如果缺少信息加工过程而 直接把裸数据交给用户分析，则基本失去了监控工具的意义，如果数据分析策略不合理， 也会使得数据加工效果大打折扣。 展现界面和用户接口应实现如下的目标：( 1 ) 能够展现对象的物理结构关系和固有属 性，如网络拓扑结构、对象之间从属结构、对象类型等；( 2 ) 能够按管理需求组织被监 控对象，基于业务分类或部门分类的关系对被监控对象进行管理，更利于观察；( 3 ) 用 户接口内容应尽量充分，对管理对象的状态描述要贴切直观，用户应有充分的策略调整 空间和控制操作空间，用户接口对状态的反映要有通过多媒体有多种形式的反映，并能 提供直观的状态显示和准确的信息描述。 上述三层结构中各层有其设计侧重点： 1 指令集层的全集的覆盖范围反映了监控系统管理能力，要对应用系统实现全面 管理，指令集必须要充分，每个指令获取的数据和执行的操作必须准确无误。另外 考虑到定制能力，指令集必须有合乎管理需求的分类，并易于装载和拆卸，指令集 是个大兵团。要求每条指令的实现要简洁，并有统一的命令结构模式接口，利于上 层模块调用。 2 分析综合逻辑层应具有专家的分析能力，具有丰富的逻辑知识，应能够利用被 管理对象的点数据勾勒出对象状态的立体形态、彼此关系和运行状态。 3 展现层，力图提供友好的界面及丰富的接口，具有针对各对象特色的逻辑智能 操作。 第三章分布式网络立用资源管理技术研究和设计铁道科学研究院硕士学位论文 下文在介绍框架中各个模块时，会根据它在以上三层结构的位置进行描述，充分体 现了所在层次的设计原则。 3 1 2 分布式系统监控管理框架 网络应用监控系统是由控制台( c o n s o l e ) 和分布在网络环境中的代理程序( a g e n t ) 构成。 a g e n t 直接作用于被监控对象，为控制台提供对象信息和执行控制指令，诸多分布 在被监控节点的a g e n t 是整个监控系统的基石，它们要安装在被监控设备上，a g e n t 的性 能优劣关系到监控系统的成败。a g e nt 设计在后续章节中有概要介绍，在铁道科学研究 院电子所刘小平同志的网络资源管理系统的a g e n t 设计分析文章中有更深入的讨论。 监控系统的控制台是信息处理和展现的核心，我们把它分成三大模块；信息处理程 序、管理知识库( r e p o s i t o r y ) 和界面。如下图所示。 图3 2 网络资源监控系统布局 r e p o s i t o r y 存放所有管理对象数据，并装载有基础数据。基础数据包括各对象类定 第三章分布式网络应用资源管理技术研究和设计铁道科学研究院硕士学位论文 义、缺省监控策略、对象状态字典等数据。r e p o s i t o r t y 中不但存放控制台各种操作数据。 a g e n t 端的对象管理簧略也是来自r e p o s i t o r y 。所以r e p o s i t o r y 是监控系统的数据基础。 图中的消息服务进程是整个监控系统的数据加工引擎。因为a g e n t 不宜处理太复杂 的状态数据运算，大量运算就放在该模块中，该模块还是监控系统的信息枢纽，它负责 接收a g e n t 和其他控制台发来的信息，也负责向界面、r e p o s i t o r y 和有关的其他控制台 汇报信息，所以我们可以称其为监控系统的信息处理核心。 界面部分是用户接口。一方面是展现功能，一方面是控制功能。界面部分展现功能 体现在对r e p o s i t o r y 中数据层次的形象显示，每一类对象应有个性数据显示窗体和配置 窗体；控制功能主要是指针对不同对象的快捷菜单指令集。 上文我们给出了网络应有监控系统框架结构和每部分的功能简介。以下章节将分析 各部分的设计细节。 3 2 a g e n t 设计 3 2 1 a g e n t 的设计原则 a g e n t 设计遵循以下原则： 1 0 消耗 2 稳定性 3 命令集动态加载 4 命令动作策略化 0 消耗原则。为了获取应用环境数据，监控系统的a g e n t 不可避免地要工作在应用 设备上，必然要与应用系统菇享系统资源。但是，本文讨论的a g e n t 是个很小的探测器 ( p r o b e ) ，是仅负责收集监视数据和执行控制命令的监控部件，而不是具有强大智能处 理功能的智能a g e n t 。后者在其所处环境中是功能主体，而本文讨论之a g e n t 虽然在监控 系统中异常重要，但在应用设备上处于辅助地位，所以a g e n t 设计时刻考虑对系统资源 的消耗问题。主要是内存、计算和网络占用三个方面考虑。 稳定性原则。a g e n t 是监控管理的基础模块，没有它，c o n s o l e 端的就没有数据来源， 整个监控系统也就不能工作了。所以，a g e n t 必须稳定。 命令集动态加载能力。a g e n t 是整个监控系统的基础，命令集又是a g e n t 的基础。正 是依靠这些命令集，a g e n t 可以等到方方面面的参数数据。然而，命令集是个涵盖各个 方面的工具集，主要分为操作系统参数命令集、数据库参数命令集和网络参数命令集。 每个大类内又可分为针对不同对象的命令子集，所以是很复杂。遵循第二章中系统可剪 1 6 塑三三主佥塑茎壁垒坐旦堑望笪墨垫查受墓翌堡生塾遒盟堂堑塑堕堡圭堂焦焦墨 裁性的需求，要袭各个命令子集动态加载，按需求定义加载。这对减少消耗，提供稳定 性，都有益处。 命令动作策略纯。a g e n t 在执行命令，尤其是髓视工作中的命令是，命令执行方式 要可以调节，而不能统统周化在程序中。要使得用户可以随时调整般控簸略，使得用户 对监控方式和内容侧重等方商有调整能力。 3 2 。2 “网络资源管理系统”的a g e n t 结构 a g e n t 的基本结构包含：a g e n t 主体程序、管理对象定义库、工其集和必要环境。为 了增强a g e n t 对系统资源的适应能力，我们引入了一个新模块：“管理级别控制”，它是 a g e n t 的控制模块。 钙。黝刖黼“羹| 、 阂1 对缘数据l 、一 垃籀 指令接收 l 。命令处理l 状态轮询 l 基虢_隧i l 指令集 l 睡蕊溪囊螽。i 强3 - 3 a g e n t 示意图 对象定义库是a g e n t 端的数据库，其中存放两类表，。“种是对象描述表，一种魁参 数定义表。对象描述衰负责对被管理对象进行物理定义，参数定义表负责摇述菹视任务 和监视策略。 a g e n t 程序部分包括主程序和可动态装载的工具集。主程序是a g e n t 的实理主体，驻 留于a g e n t 的生命期，它负责侦听拧制台及控制模块的指令t 执行控制操作，调箍轮洵 级剐，执行监控对象状态查询，商控制台发送状态信息。工具集是箍向管理对象的程序 集，包括对对象的操作方法，它与主程序直接有严格而简单的接口定义。根据执行指令 和状态轮询的需要，主程序与工具集之闷有“命令”帮“查询”两类接暖。 “管理级别控制”模块，简称为a g e n t 控制模块j 它能够根据系统繁忙情况调整a g e n t 的轮询缀剐( p o l l _ l e v e l ) ，飙箍保证a g e n t 的稳定和低耗需求。 a g e n t 与c o n s o l e 的倍息交流途径有两种，一种是如上圈单箭头所示，状态信息汇报 途径，a g e n t 遥避u d p 方式向e o r m o l e 汇报状态变化信息，另一种翻双箭头舨示，c o n s o m 1 7 塑三萱坌塑盛型终望旦童遇筻堡塑查塑塞塑塑盐铁道科学研究院硕士学位论文 主动向a g e n t 发送指令并获取结果信息。 3 2 3 状态查询触发方式和轮询级别 3 2 3 1 状态查询的触发方式和偶合度概念 状态查询的触发方式有三种：定期轮询，应用触发，c o n s o l e 指令触发。我们把c o n s o l e 指令触发方式归入到控制命令部分。本章重点讨论定期轮询和应用触发。 在定期轮询方式中。每项查询任务( 查询参数定义) 都定义各自的轮询间隔 ( p o l l _ i n t e r v a l ) ，a g e n t 先定义唤醒点，在轮询期间按唤醒点触发轮询操作。 应用触发方式。是后开发应用，定义一些监测点，在满足状态条